La potencia es la tasa de transferencia de energía.
Un vatio (W) es un julio de energía transferida por segundo. Un kilovatio (kW) son 1,000 W. La potencia indica la rapidez con la que se transfiere energía en un momento concreto.
Para DC constante, la potencia eléctrica es P = V × I. Una carga de 24 V que consume 0.5 A recibe 12 W.
La energía incluye el tiempo.
20 W × 5 h = 100 Wh = 0.1 kWh. Un kilovatio-hora es una cantidad de energía, no un ritmo de consumo.
Para potencia constante, energía = potencia × tiempo. Si la potencia cambia, sume la energía de los distintos periodos en lugar de suponer la potencia máxima durante todo el día.
Potencia de AC: vatios, VA y factor de potencia.
Con una alimentación de AC, la tensión y la corriente cambian a lo largo de cada ciclo. Sus picos no tienen por qué coincidir. Las inductancias y los condensadores pueden almacenar energía temporalmente y devolverla, por lo que puede circular corriente sin que toda ella contribuya a una transferencia neta de energía.
Para una carga monofásica, tres magnitudes ayudan a comprender la situación. Aquí RMS (valor cuadrático medio) significa una tensión o corriente eficaz, basada en su efecto térmico equivalente en una resistencia.
- Potencia activa, P — vatios (W)
- La tasa media de transferencia neta de energía eléctrica. Incluye la energía convertida en una salida útil y la energía perdida en forma de calor.
- Potencia aparente, S — voltamperios (VA)
- Tensión RMS × corriente RMS. Describe la combinación de tensión y corriente que deben soportar la alimentación y el equipo.
- Factor de potencia, PF — sin unidad
- Potencia activa ÷ potencia aparente. Para una carga que consume energía, P = S × PF.
Una carga monofásica consume 2 A RMS a 230 V RMS, con un factor de potencia de 0.80.
- Potencia aparente: 230 × 2 = 460 VA.
- Entrada eléctrica activa: 460 × 0.80 = 368 W.
Un factor de potencia de 0.80 no significa que el equipo tenga un rendimiento del 80%. El rendimiento compara la salida útil con la entrada de potencia activa. Tampoco 460 − 368 es un cálculo de vatios desperdiciados: VA y W describen magnitudes diferentes.
Para la misma potencia activa y tensión, un factor de potencia menor implica más corriente RMS. Eso puede aumentar las pérdidas en el cableado de alimentación. La explicación de la impedancia relaciona esto con la resistencia y el almacenamiento de energía; la lección sobre electricidad trifásica trata una disposición distinta de la alimentación.
Opcional: ángulo de fase, distorsión y potencia reactiva
Para tensión y corriente sinusoidales, PF = cos φ, donde φ es su desfase. En un circuito consumidor, φ = 0 da un factor de potencia de 1. Con corriente distorsionada, el factor de potencia también refleja la forma de onda: un ángulo de fase por sí solo no lo describe.
La potencia reactiva, Q, se expresa en var. Para el caso monofásico sinusoidal, Q = VRMSIRMS sin φ y S² = P² + Q². Describe el intercambio alterno de energía asociado a los campos, y no una cantidad adicional de calor que se consume.
El punto de partida general de la potencia activa es la media del producto instantáneo v(t) × i(t). Es el producto en instantes coincidentes, no el producto de dos formas de onda promediadas por separado.
La potencia de entrada y la salida útil difieren.
El equipo no convierte toda su entrada en el resultado deseado. Los motores también producen calor, por ejemplo. La eficiencia compara la salida útil con la entrada en condiciones especificadas.
La placa del motor suele indicar la potencia mecánica nominal de salida. La entrada eléctrica real depende del punto de funcionamiento y de las pérdidas; no equivale automáticamente a los kW indicados.
El consumo de energía del ascensor cambia durante el día.
El desplazamiento, la espera, la iluminación y los equipos de control contribuyen de forma distinta. Algunas instalaciones también pueden devolver energía a la alimentación cuando funcionan como generador.
Una comparación significativa necesita un periodo y unas condiciones de funcionamiento definidos. Una potencia nominal de motor menor por sí sola no demuestra que el ascensor use menos energía.
Una mirada más cercana
Para cargas de AC, multiplicar la tensión RMS por la corriente RMS da la potencia aparente en voltamperios de un circuito monofásico. La potencia activa en vatios depende también del factor de potencia. No aplique el cálculo sencillo de DC a todos los circuitos de motor.
Compruebe lo que ha entendido
Una carga constante de 2 kW funciona durante media hora. ¿Cuánta energía consume?
Mostrar la explicación
1 kWh: 2 kW × 0.5 h. Utilizar 2 kW durante una hora consumiría 2 kWh.
Para seguir leyendo.
Lectura opcional para profundizar en esta lección.
- EIA: medición de la electricidad
Una explicación accesible de vatios, kilovatios y kilovatios hora. Utilice el ejemplo del electrodoméstico para relacionar una potencia nominal con la energía usada a lo largo del tiempo.
- OpenStax: energía y potencia eléctricas
La sección 9.5 añade las ecuaciones del circuito y ejemplos resueltos. Úsela para relacionar potencia eléctrica, tensión, corriente y calentamiento resistivo.
- Yokogawa: fundamentos de las mediciones de potencia eléctrica
Lea «Triángulo de potencia y factor de potencia» para conocer la diferencia entre vatios y voltamperios, incluida la salvedad sobre formas de onda no sinusoidales. Es una explicación de medición, no un procedimiento de prueba con tensión.
- OpenStax: intercambio de energía y potencia media de AC
La Figura 15.16 compara la potencia instantánea en resistencias, condensadores y bobinas. Ayuda a explicar cómo puede devolverse energía durante un ciclo; la deducción integral es opcional.